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Probabilidade e Estatística Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profa. Dra. Rosangela Maura Correia Bonici Prof. Ms. Carlos Henrique de Jesus Costa Revisão Textual: Profa. Dra. Selma Aparecida Cesarin Medidas de Posição • Medidas de Posição • Finalizando · A proposta deste estudo é conceituar as medidas de posição, em especial, as medidas de tendência central. · Entre elas, você verá: o que é, como calcular e como interpretar as medidas de tendência central chamadas de média aritmética e ponderada, moda e mediana. OBJETIVO DE APRENDIZADO Medidas de Posição Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja uma maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como o seu “momento do estudo”. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo. No material de cada Unidade, há leituras indicadas. Entre elas: artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados. Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Medidas de Posição Contextualização Sobre a importância da Média Aritmética, o autor Alex Bellos, em seu livro Alex no País dos Números, destaca que, no fim do século XIX, o matemático francês Henri Poincaré suspeitava que sua padaria local, em Paris, estava roubando no peso dos pães e por isso decidiu utilizar a “Média Aritmética”, no interesse da justiça. Figura 1 Fonte: iStock/Getty Images Todos os dias, durante um ano, pesou seu “quilo” diário de pão. Poincaré sabia que, se pesasse menos de um quilo algumas vezes, isso não seria prova de má-fé, pois é de se esperar que o peso varie um pouco para cima e um pouco para baixo de um quilo. Ele imaginava que o peso do pão poderia variar em virtude de erros na fabricação do pão, como a quantidade de farinha usada e o tempo que o pão ficava no forno, que são aleatórios. Depois de um ano, ele examinou todos os dados que tinha reunido e a “Média Aritmética” do peso dos pães foi de 950 gramas, e não um quilo, como se anunciava. A suspeita de Poincaré confirmou-se. O eminente cientista estava sendo enganado, por cinquenta gramas em média, em cada quilo de pão. Diz a lenda que Poincaré alertou as autoridades parisienses e o padeiro foi seriamente advertido. O método utilizado por Poincaré, o cálculo da Média Aritmética do peso dos pães durante um ano, agora serve de base teórica para proteção do consumidor. Quando as lojas vendem produtos com pesos específicos, o produto não precisa, legalmente, ter aquele peso exato (não pode ter, porque o processo de fabricação, inevitavelmente, resultará em artigos mais pesados do que outros). Uma das tarefas dos escritórios de normas comerciais é pegar amostras aleatórias de produtos à venda e traçar gráficos de peso. Para qualquer produto que avaliam, a distribuição de peso tem de estar dentro da curva centrada na média anunciada. 8 9 Em outro trecho do livro, o autor Alex Bellos diz que o cientista Francis Galton (século XIX), primo-irmão de Charles Darwin, tinha paixão por medir coisas e se utilizava da Média Aritmética para tirar conclusões. Ele construiu um “laboratório antropométrico” (é um ramo da Antropologia que estuda as medidas e dimensões das diversas partes do corpo humano) em Londres, onde qualquer um podia entrar para ter altura, peso, força da mão, velocidade de golpe, visão e outros atributos físicos medidos por ele. O laboratório reuniu informações minuciosas sobre mais de 10 mil pessoas, e Galton ficou tão famoso que até o primeiro ministro William Gladstone apareceu para medir a cabeça. Num artigo publicado na Nature, em 1885, ele contou que, enquanto assistia a uma reunião muito chata, começou a medir a frequência com que seus colegas se mexiam e, por meio do cálculo da média dessas frequências, pode determinar o nível de tédio que uma plateia manifesta durante um evento. Galton continuou avançando em suas pesquisas e se pôs a teorizar sobre como guiar a evolução humana por meio de suas médias aritméticas. Ele se interessava pela hereditariedade da inteligência e se perguntava como seria possível melhorar o nível geral de inteligência de uma população por intermédio do aumento da média. Figura 1 Fonte: iStock/Getty Images Com esse objetivo, sugeriu um novo campo de estudos sobre “cultivo da raça”, ou aperfeiçoamento da linhagem de uma população pela reprodução seletiva. Apesar de muitos intelectuais liberais do fim do século XIX e começo do século XX terem apoiado seus estudos como forma de melhorar a sociedade. O desejo de “criar” seres humanos mais inteligentes foi uma ideia que não demorou a ser distorcida e dasacreditada. Nos anos 1930, seus estudos tornaram-se sinônimo de políticas nazistas homicidas para criar uma raça ariana superior. 9 UNIDADE Medidas de Posição Olhando para trás, é fácil ver que traços classificatórios, como inteligência e pureza racial, podem levar à discriminação e ao preconceito. Por surgir quando se medem características humanas, a curva sobre a média ficou associada à tentativa de classificar alguns seres humanos como intrinsecamente melhores do que outros. O exemplo mais explícito disso foi a publicação, em 1994, de um livro polêmico e discutido com mais veemência nos últimos anos dos autores Richard J. Herrnstein e Charles Murray, que afirma que as diferenças de QI (Quociente de Inteligência) entre grupos raciais comprovam diferenças biológicas. QI significa Quociente de Inteligência, mede o desempenho cognitivo de um indivíduo comparando pessoas do mesmo grupo etário. As escalas de inteligência foram propostas pelo psicólogo Lewis Madison Terman (1877-1956), com base em vários trabalhos sobre crianças superdotadas. Com base em novos estudos, David Wechsler (1896-1981) criou um teste desenvolvido exclusivamente para adultos, definindo a Escala de Inteligência Wechsler para Adultos (em inglês, WAIS – Wechsler Adult Intelligence Scale), que já passou por revisões. Os níveis de inteligência são classificados com base no resultado do teste, de acordo com a seguinte escala: • Igual ou superior a 130: superdotação; • 120 a 129: inteligência superior; • 110 a 119: inteligência acima da média; • 90 a 109: inteligência média; • 80 a 89: normal fraco; • 70 a 79: limite da deficiência; • Igual ou inferior a 69: deficiente mental. Ex pl or Fonte: <https://www.significados.com.br/qi/>Bellos, Alex. Alex no País dos Números – Uma Viagem ao Mundo Maravilhoso da Matemática. São Paulo: Cia das Letras, 2011.Ex pl or Sobre a importância da média aritmética em nosso dia a dia, veja a notícia publicada no site Portal Brasil, em 28/07/2014 (Fonte: Ministério da Educação): “MEC explica conceito de Média Aritmética utilizado no balanço de desempenho do Enem”. Segue resumo da reportagem: O Ministério da Educação (MEC) divulgou nesta segunda-feira (12/09/2011) a média das notas do Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) de 2010, por estabelecimento de ensino. Logo após o anúncio, o Ministério publicou nota em seu site explicando o conceito de Média Aritmética utilizado no balanço. 10 11 Segundo o MEC, é natural que cerca de 50% dos estudantes tenham apresentado desempenho abaixo da média, por mera questão estatística. Qualquer que seja a média estabelecida para diferentes valores, como peso, altura e desempenho em provas, sempre um número próximo à metade estará abaixo da média. A nota diz ainda que “se os alunos com desempenho abaixo da média estiverem dispersos em um número maior de escolas em relação aos estudantes com notas superiores à média de instituições que concentram grande número de matrículas, a quantidade de unidades de ensino abaixo da média será superior”. Saiba mais em: Portal MEC Brasil: https://goo.gl/5S5KsT Ex pl or 11 UNIDADE Medidas de Posição Medidas de Posição As Medidas de Posição mais importantes são as Medidas de Tendência Cen- tral e as Medidas Separatrizes. As Medidas de Tendência Central recebem esse nome por se posicionarem no centro da variável em estudo. As principais são: média aritmética, moda e mediana. Outras menos usadas são as médias: geo- métrica, harmônica, quadrática, cúbica e biquadrática. As medidas separatrizes são números reais que dividem a variável em estudo, quando está ordenada, em n partes que contém a mesma quantidade de elementos. As principais medidas separatrizes são: a própria mediana, os quartis, os quintis, os decis e os percentis. Neste estudo, trabalharemos com as Medidas de Tendência Central por serem as mais importantes e as mais utilizadas na prática. Introdução: Somatório – Notação Sigma ( ∑ ) Em Estatística, é muito utilizado o símbolo denominado somatório, indicado pela letra grega sigma maiúscula “∑”, que representa a soma. Codificamos a soma por meio da notação “Sigma”, conforme a representação a seguir: 1 n i i x = ∑ Leitura: “Soma dos valores de xi, para i variando de 1 até n”. 1 2 3 1 n n i i x x x x x = + + + + =∑ Parcela Genérica Operação de Adição entre as parcelas. Índice (posição) Observação: Onde i é o índice do somatório. Assim, i = 1 indica o limite inferior (início do somatório) e n indica o limite superior (final do somatório). Importante! Para que a soma possa ser representada por essa notação, é fundamental que “i” assuma todos os valores inteiros consecutivos entre dois valores dados. Assim, a soma: Representação INCORRETA, em virtude de a soma estar fora de sequência! 4 1 2 4 1= + + ≠ ∑ i i x x x x ↑ Representação CORRETA: 4 1 2 3 4 1 i i x x x x x = + + + =∑ Importante! 12 13 Aprendendo com exemplos: 1) A Tabela a seguir representa a quantidade de farinha que uma Empresa alimentícia utiliza para a fabricação de seus pães ao longo de uma semana: 1° dia 2° dia 3° dia 4° dia 5° dia 6° dia 7° dia 380 kg 430 kg 404 kg 360 kg 450 kg 296 kg 580 kg Represente o total da farinha utilizando o símbolo de somatório. Resolução: Podemos representar cada elemento como xi, em que i varia de 1 a 7. No caso, teríamos, então, x1, x2, x3, x4, x5, x6 e x7 que, somados, resultam 2.900 kg. Em símbolo de somatório, a representação do total de farinha utilizada ao longo da semana é: 7 1 2 3 4 5 6 7 1 i i x x x x x x x x = = + + + + + +∑ Portanto: 7 1 7 1 380 430 404 360 450 296 580 2.900 i i i i x x kg = = = + + + + + + = ∑ ∑ 2) Escreva na notação sigma, as seguintes somas (codificando-as): a) 5 1 2 3 4 5 1 i i x x x x x x = + + + + =∑ b) 4 1 2 3 4 1 i i x x x x x = + + + =∑ c) 6 3 4 5 6 3 i i x x x x x = + + + =∑ d) 4 2 2 2 2 2 1 2 3 4 1 i i x x x x x = + + + =∑ e) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 2 2 2 1 2 3 1 10 10 10 10i i x x x x = − + − + − = −∑ f) 7 4 5 6 7 4 2 2 2 2 2 i i x x x x x = + + + =∑ 13 UNIDADE Medidas de Posição 3) Escreva as parcelas da soma indicada (decodificando e obtendo as parcelas componentes): g) 5 2 2 2 2 2 2 1 2 3 4 5 1 i i x x x x x x = = + + + +∑ h) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5 2 2 2 2 2 2 3 4 5 2 3 3 3 3 3i i x x x x x = − = − + − + − + −∑ i) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 3 3 3 1 2 3 1 i i x b x b x b x b = − = − + − + −∑ j) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 1 i i x x fi x x f x x f x x f = − ⋅ = − ⋅ + − ⋅ + − ⋅∑ Atividades práticas 1) Escreva na notação sigma, as seguintes somas (codificando-as): a) x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 = b) x2 + x3 + x4 + x5 = c) (x1 + 2) + (x2 + 2) + (x3 + 2) = d) (x1 – 10) + (x2 – 10) + (x3 – 10) + (x4 – 10) = e) (x10 – 3) 4 + (x11 – 3) 4 + (x12 – 3) 4 = f) (x1 – 15) 2 . f1 + (x2 – 15) 2 . f2 + (x3 – 15) 2 . f2 = Respostas no final desta Unidade. 2) Escreva as parcelas da soma indicada (decodificando e obtendo as parcelas componentes): g) 7 1 2i x = =∑ h) 6 2 3 i i x = ∑ i) ( ) 4 2 1 i i i x a f = − ⋅ =∑ j) 23 1 3 5 2 i i x = − = ∑ Respostas no final desta Unidade. 3) Calcule para a tabela abaixo, o valor numérico das somas indicadas: i xi fi 1 3 2 2 4 5 3 6 3 4 8 2 ∑ ∑ ∑ 14 15 a) ix∑ b) fi =∑ c) i ix f⋅ =∑ d) ii x⋅ =∑ e) 2i ix f⋅ =∑ f) ( )212i ix f− ⋅ =∑ Respostas no final desta Unidade. Medidas de Tendência Central É um valor intermediário da série, ou seja, um valor compreendido entre o me- nor e o maior valor da série. Em resumo, a Medida de Tendência Central procura estabelecer um número no eixo horizontal em torno do qual a série se concentra. As principais medidas de tendência central são: a média aritmética, a moda e a mediana. Média Aritmética (x) Indicada por x, a média aritmética é uma das médias mais utilizadas no nosso dia a dia. Mas você sabe que média é essa e como tiramos essa média? Ela é aplicada nos cálculos de médias escolares, em muitas situações que vemos nos jornais, como em pesquisas de opinião e de variação de preço de mercado- rias, entre outras. Você nunca se perguntou acerca da origem das informações dadas pelos institutos de pesquisa, como “no Brasil, cada mulher, tem em média 1,5 filhos”? Esses resultados vêm de análises estatísticas. Para esse caso em es- pecífico, escolheu-se um grupo de mulheres e foi perguntado a cada uma delas o número de filhos. Feito isso, somou-se o total de filhos, e o valor encontrado foi dividido pela quantidade de mulheres pesquisadas. Esse exemplo é um caso de cálculo de média aritmética. A seguir vamos calcular a média de dados estatísticos não agrupados ou agrupados (variável discreta ou variável contínua), cada uma dessas situações deve ser tratada de forma diferenciada. Dados Não Agrupados Para calcular a Média Aritmética de dados não agrupados, usamos a seguin- te fórmula. 15 UNIDADE Medidas de Posição Fórmula da Média Aritmética / Dados não agrupados Ou seja: Símbolo que representa Somatório Somar cada um dos valores que a variável (xi) assume Total de elementos estudados (n) 1 n i i x x n == ∑ 1 2 3i nx x x x xx x n n+ + + + = ⇒ =∑ Aprendendo com exemplos 1) Sabendo-se que a venda de arroz “Tipo A”, durante uma semana, foi de 100, 140, 130, 150, 160, 180 e 120 quilos, qual foi a média de venda diária de arroz durante a semana? Resolução Temos os dados nas seguintes posições: 1 2 3 4 5 6 7 00 40 30 50 60 80 20 Substituindo na fórmula: 7 1 7 i i x x == ∑ Significa que devemos somar: x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 + x7 Significa que devemos dividir por 7, pois foram anotadas as vendas durante 7 dias da semana. Calculando a média: 100 140 130 150 160 180 120 7 980 7 140 x x x + + + + + + = ⇒ ⇒ = ⇒ = Resposta A média de venda de arroz na semana foi de 140 quilos por dia. 16 17 2) A sequência representa as notas de estudantes na Disciplina de Gestão Financeira X: 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8. Determine a média aritmética dessas notas. 4 5 5 6 6 7 7 8 6 8 ixx x x n + + + + + + + = ⇒ = ⇒ =∑ Somamos todas as notas e dividimos por 8, pois foram observadas as notas de 8 estudantes. Resposta A média aritmética das notas dos alunos de Gestão Financeira foi 6. Atividades Práticas 4) Calcule a Média Aritmética das séries: g) A: 2; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 17; 25. h) B: 3; 3; 3; 5; 5; 9; 9; 9; 13; 13; 20; 20; 20. i) C: 7,8; 10,2; 10,9; 15,4; 18,5; 21,2. Respostas no final desta Unidade. 5) Um produto é acondicionado em lotes contendo cada um deles 12 unidades. O lote só é aprovado se apresentar um peso superior a 50 quilos. Se as unidades que compõem determinado lote pesam: 2,8; 4; 4,2; 5; 3,5; 4; 5; 5,5; 4; 5; 7; 4, esse lote será aprovado? Qual o peso médio do produto? Respostas no final desta Unidade. Dados agrupados Dados agrupados: O agrupamento dos dados facilita o cálculo das medidas de tendência central. Consiste em montar uma Tabela com o número de repetições dos elementos.Ex pl or Para calcularmos a Média Aritmética de dados agrupados, usamos a seguinte fórmula da Média Aritmética Ponderada. Fórmula da Média Aritmética Ponderada (x) (Dados Agrupados) Soma dos produtos da multiplicação entre os valores de “xi” e “fi”. Soma de todos os elementos observados 1 1 n i i i n i i x f x f = = ⋅ = ∑ ∑ 17 UNIDADE Medidas de Posição Ou Seja: ( ) ( ) ( ) ( )1 1 2 2 3 3 1 2 3 i i n n i n x f x f x f x f x f x x f f f f f ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ + + ⋅ = ⇒ = + + + + ∑ ∑ Importante! Também indicada por x, a Média Aritmética Ponderada difere da Média Aritmética por apresentar multiplicações (que representam frequências “fi”, ponderações, pesos) indicando quantas vezes cada elemento se repete. Importante! Aprendendo com exemplos Cálculo da Média Aritmética para a Variável Discreta (Dados Agrupados Sem Faixas de Valores) 1) Foram observadas 34 famílias e anotado o “número de filhos do sexo masculino” que cada uma delas tem em uma distribuição de frequência variável discreta. Determine a média aritmética. Distribuição de Frequência da Variável Discreta. “Quantidade de Meninos” Qte. de Meninos (xi) Famílias Freq. Abs. (fi) 0 2 1 6 2 10 3 12 4 4 Total 34 Resolução As frequências (fi) são números indicadores da intensidade de cada valor da variável; elas funcionam como fatores de ponderação. Para ajudar nos cálculos, vamos organizar os valores na seguinte Tabela: xi fi xi . fi 0 2 0 . 2 = 0 1 6 1 . 6 = 6 2 10 2 . 10 = 20 3 12 3 . 12 = 36 4 4 4 . 4 = 16 Total ∑fi = 34 xi. 18 19 . 78 2,3 34 xi fi x fi = = =∑ ∑ Cálculo da Média: ou . 0.2 1.6 2.10 3.12 4.4 0 6 20 36 16 78 2,3 2 6 10 12 4 34 34 xi fi x fi + + + + + + + + = = = = + + + + ∑ ∑ Resposta Essas famílias possuem em média 2,3 meninos. 2) Obtenha a média aritmética das estaturas de 50 mulheres, o que originou a seguinte distribuição: Distribuição de Frequência da Variável Discreta. “Estatura de mulheres”. Estatura em cm (xx) Qte. de pessoas. (fi ) 155 6 158 4 160 24 162 12 165 4 Total 50 Resolução Para ajudar nos cálculos, vamos organizar os valores na seguinte Tabela: xi fi xi . fi 155 6 155 . 6 = 930 158 4 158 . 4 = 632 160 24 160 . 24 = 3840 162 12 162 . 12 = 1944 165 4 165 . 4 = 660 Total ∑fi = 50 ∑xi.fi = 8006 Cálculo da Média: . 8006 160,12 50 xi fi x fi = = =∑ ∑ ou 19 UNIDADE Medidas de Posição Resposta . 155.6 158.4 160.24 162.12 165.4 930 632 3840 1944 660 8006 160,12 6 4 24 12 4 50 50 xi fi x fi + + + + + + + + = ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ + + + + ∑ ∑ A estatura média das mulheres é de 160,12 cm. Atividades práticas 6) Calcule a média da série a seguir: Distribuição de Frequência Variável Discreta. xi fi 2 1 3 4 4 3 5 2 Respostas no final desta Unidade. 7) Calcule o número médio de acidentes por dia em uma determinada esquina. Distribuição de Frequência Variável Discreta. N° de Acidentes por dia “xi” N° de Dias “fi” 0 20 1 9 2 5 3 3 4 2 5 1 Respostas no final desta Unidade. Cálculo da Média Aritmética para a Variável CONTÍNUA (Dados Agrupados COm Faixas de Valores): 1) Calcular a estatura média de bebês em certa comunidade conforme a Tabela: Distribuição de Frequência da Variável Contínua. “Estatura de Bebês”. Observe que neste caso, a variável xi está agrupada por faixas de valores. Estaturas (cm) “fi” 50 ├─ 4 4 54 ├─ 58 9 58 ├─ 62 11 62 ├─ 66 8 66 ├─ 70 5 70 ├─ 74 3 Totais 40 20 21 Para usar esta fórmula, temos de ter o valor de “xi” e do “fi”. .xi fi x fi = ∑ ∑ Resolução Para podermos calcular a média, é preciso achar o “xi” de cada faixa da Tabela. Consideramos, então, que “xi” é o ponto médio entre o limite inferior (li) e o limite superior (Li) de cada uma das classes. Fazemos, então: Ponto médio “xi” = 2 li Li+ Para ajudar nos cálculos, vamos organizar as variáveis na seguinte Tabela: Estaturas (cm) fi Ponto Médio xi xi . fi 50 ├─ 54 4 50 54 52 2 + = 4 . 52 = 208 54 ├─ 58 9 54 58 56 2 + = 9 . 56 = 504 58 ├─ 62 11 58 62 60 2 + = 11 . 60 = 660 62 ├─ 66 8 62 66 64 2 + = 8 . 64 = 512 66 ├─ 70 5 66 70 68 2 + = 5 . 68 = 340 70 ├─ 74 3 70 74 72 2 + = 3 . 72 = 216 Total ∑fi = 40 - ∑xi.fi = 2.440 – Na primeira coluna, temos os intervalos de classes das estaturas, separados de 4 em 4 centímetros; – Na segunda coluna, a quantidade de cada um “fi”; – Na terceira coluna, o “xi” encontrado após o cálculo do ponto médio; – Na quarta coluna, o produto (multiplicação) “xi.fi”. Cálculo da Média . 2440 61 40 i i i x f x x x f = ⇒ = ⇒ =∑ ∑ ou . 4.52 9.56 11.60 8.64 5.68 3.72 4 9 11 8 5 3 xi fi x x fi + + + + + = ⇒ = ⇒ + + + + + ∑ ∑ 21 UNIDADE Medidas de Posição Resposta A estatura média dos bebês é de 61 centímetros. 2) O quadro de distribuição de frequências representa os salários mensais de 30 empregados de uma Empresa. Calcule o salário médio mensal desses empregados. Distribuição de Frequência Variável Contínua Salários em Reais Frequência “fi” 1.800 ├─ 2.000 8 2.000 ├─ 2.200 12 2.200 ├─ 2.400 6 2.400 ├─ 2.600 4 Resolução Para ajudar nos cálculos, vamos organizar as variáveis na seguinte Tabela: Distribuição de Frequência Variável Contínua Salários em Reais Frequência “fi” Ponto Médio “xi” xi . fi 1.800 ├─ 2.000 8 1800 2000 1900 2 + = 8 x 1900 = 15200 2.000 ├─ 2.200 12 2000 2200 2100 2 + = 12 x 2100 = 25200 2.200 ├─ 2.400 6 2200 2400 2300 2 + = 6 x 2300 = 13800 2.400 ├─ 2.600 4 2400 2600 2500 2 + = 4 x 2500 = 10000 Total ∑fi = 30 ∑xi.fi = 64200 Cálculo da Média . 64200 2140 30i i i x f x x x f = ⇒ = ⇒ =∑ ∑ ou . 8.1900 12.2100 6.2300 4.2500 8 12 6 4 15200 25200 13800 10000 64200 2140 30 30 xi fi x x fi x x x + + + = ⇒ = ⇒ + + + + + + ⇒ = ⇒ = ⇒ = ∑ ∑ 22 23 Resposta O salário médio mensal dos funcionários da empresa é de R$ 2.140,00. Atividades práticas 8) Uma Empresa de aviação observou em seus registros recentes o tempo de mão de obra gasto na revisão completa de um motor de jato. O seguinte quadro foi obtido: Distribuição de Frequência Variável Contínua Classe “i” Tempo de mão de obra (horas) N° de motores “fi ” 1 0 ├─ 5 2 2 5 ├─ 10 6 3 10 ├─ 15 9 4 15 ├─ 20 12 5 20 ├─ 25 3 a) Determine o número médio de horas de mão de obra necessário para a revisão de cada motor; b) Com base nessa informação, qual deve ser o tempo total previsto de mão de obra para a revisão de 5 motores que aguardam revisão?; c) Se a Empresa dispõe no momento de 2 homens trabalhando 9 horas por dia nessas revisões, conseguirá, provavelmente, revisar esses 5 motores em 4 dias? Respostas no final desta Unidade 9) Calcular a altura média de uma série de pilares (colunas de concreto) de uma obra, conforme a tabela a seguir: Distribuição de Frequência Variável Contínua Altura dos Pilares em cm Frequência “fi ” 60 ├─ 67 11 67 ├─ 74 8 74 ├─ 81 14 71 ├─ 88 12 88 ├─ 95 18 Respostas no final desta Unidade. Moda (mo) Indicada por mo, é o valor que ocorre com maior frequência em uma sequência ou série de valores. Por exemplo, o salário mais comum em uma fábrica é chamado de salário modal, isto é, o salário recebido pelo maior número de empregados. 23 UNIDADE Medidas de Posição A Moda tem um significado intuitivo, na medida em que popularmente associamos esse termo a algo que é encontrado ou utilizado com bastante frequência, quando, então, dizemos que “está na moda”. Um exemplo disso é quando vamos comprar um Celular ou uma Roupa de acordo com o que “está na moda”. Esse termo foi criado em 1895, pelo matemático britânico Karl Pearson (1857-1936), que contribui muito para o desenvolvimento da Estatística como Disciplina Científica séria e independente. Ex pl or No exemplo a seguir, podemos dizer que o triângulo é figura geométrica que aparece com maior frequência; portanto, a figura geométrica modal é o triângulo. Você concorda? Uma sequência pode ser classificada de acordo com o número de modas que possui em: Nenhuma moda – Amodal Uma moda – Unimodal ou modal Duas modas – Bimodal Mais de duas modas – Polimonal Aprendendo com exemplos CÁLCULO DA MODA envolvendo Rol (DADOS NÃO AGRUPADOS) 1) Na série X: 7 , 8 , 9 , 10 , 10 , 10 , 11 , 12 , a moda é 10. Dizemos que mo = 10 e que essa série é unimodal ou modal, pois tem uma moda. Há séries que apresentam apenas um valor repetido; chamamos de série UNIMODAL ou MODAL. 24 25 2) A série Z: 3 , 5 , 8 , 10 , 12 não apresenta moda; portanto, dizemos que a série é amodal. Há séries que não têm valor modal, isto é, nenhum valor aparece mais vezes que outros; então, chamamos de série AMODAL. 3) A série W: 2 , 3 , 4 , 4 , 4 , 5 , 6 , 7 , 7 , 7 , 8 , 9 apresenta duas modas mo = 4 e mo = 7. A série, então, é bimodal. Há séries em que pode haver dois valores de concentração; chamamos de série BIMODAL. CÁLCULO DA MODA quando os dados estão agrupados EM tabela ou DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA Variável Discreta (SEM INTERVALOS DE CLASSE): 1) Qual a temperatura mais comum medida segundo a Tabela a seguir: Distribuição de Frequência da Variável Discreta Temperaturas “xi” Frequência ou “fi ” 0º C 1 1º C 5 2º C 12 3º C 6 Total ∑ fi = 24 Resolução Quando os dados estão agrupados, é possível determinar imediatamente a moda. Basta fixar o valor da variável de maior frequência. No caso, é fácil verificar que a temperatura que mais se repete é 2° C. Resposta A temperatura modal é de 2º C, pois é a de maior frequência. Dizemos que mo = 2º C e que essa sequência é modal ou unimodal. 2) Calcule a moda da série: Distribuição de Frequência Variável Discreta xi fi 4 3 5 7 6 7 8 3 Total ∑ 20 25 UNIDADE Medidas de Posição Resolução Nesse caso, é fácil observarmos que há duas modas, os números 5 e 6 se repe- tem 7 (sete) vezes cada um; portanto possuem a maior frequência. Resposta A moda é igual a mo = 5 e mo = 6, dizemos que essa sequência é bimodal. CÁLCULO DA MODA quando os dados estão agrupados em tabela ou distribuição de frequência Variável Contínua 1) Calcule a estatura modal dos bebês conforme a Tabela a seguir: Observação: Pela definição, podemos afirmar que a Moda, nesse caso, está entre os limites da classe modal 58 ├─ 62. Para determinarmos o cálculo da moda em Variável Contínua, precisaremos utilizar a fórmula de Czuber (Emanuel Czuber 1851-1925), por ser a mais precisa e completa, pois leva em consideração a frequência da classe modal. A classe (linha da Tabela) que apresenta a maior frequência “fi” é chamada de Classe Modal. Tabela da Variável Contínua Estaturas em cm ou “h” Frequência ou “fi” 54 ├─ 58 9 58 ├─ 62 11 62 ├─ 66 8 66 ├─ 70 5 ∑ fi 33 Resolução Para ajudar o cálculo da moda, vamos utilizar a seguinte fórmula: Fórmula de Czuber para Moda (Mo) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 . 2. o o o fi m fi ant M li m h fi m fi ant fi post − = + − + li(mo) = limite inferior da classe modal. fi(mo) = frequência da classe modal. fi(ant) = frequência da classe anterior à classe modal. fi(post) = frequência da classe posterior à classe modal. h = amplitude do intervalo de classe (Li – li). Em relação à fórmula e observando os dados da Tabela, temos: li(mo) = 58 fi(mo)= 11 fi(ant) = 9 fi(post)= 8 h= 4 26 27 Substituindo na fórmula de Czuber e fazendo os cálculos, temos: [ ] 11 9 2 258 .4 58 .4 58 .4 58 0,4.4 58 1,6 59,6 2.11 9 8 22 17 5 Mo −= + = + = + = + = + = − + − Fique atento à sequência das operações para não errar nos cálculos, ok! Resposta A moda das estaturas dos bebês é igual a 59,6 cm, ou ainda, a estatura de bebês mais frequente é 59,6 cm. 2) Calcule a moda para a distribuição a seguir que representa os salários de 20 funcionários selecionados em uma Empresa. Classe Modal Distribuição de Frequência Variável Contínua Classes “i” Salários em Reais N° de funcionários “fi ” 1 1.000 ├─ 1.300 3 2 1.300 ├─ 1.600 5 3 1.600 ├─ 1.900 8 4 1.900 ├─ 2.200 3 5 2.200 ├─ 2.500 1 – Total ∑ fi = 20 Resolução Em relação à fórmula e observando os dados da Tabela, temos: li(mo) = 1.600 fi(mo)= 8 fi(ant) = 5 fi(post)= 3 h= 300 Substituindo na fórmula de Czuber e fazendo os cálculos, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 . 2. o o o fi m fi ant M li m h fi m fi ant fi post − = + − + [ ] 8 5 3 31600 .300 1600 .300 1600 .300 2.8 5 3 16 3 8 1600 0,375.300 1600 112,50 1712,50 Mo Mo Mo Mo Mo Mo − = + ⇒ = + ⇒ = + ⇒ − + − ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = Resposta A moda dos salários entre os 20 funcionários da Empresa é R$ 1.712,50 ou, ainda, o salário mais frequente entre os funcionários é no valor de R$ 1.712,50. 27 UNIDADE Medidas de Posição Atividades práticas 10) Calcule a moda para a distribuição de valores de 54 Notas Fiscais emitidas na mesma data, selecionadas em uma Loja de Departamentos: Distribuição de Frequências Variável Contínua Classes “i” Consumo por nota R$ Nº de notas “fi” 1 0 ├─ 50 10 2 50 ├─ 100 28 3 100 ├─ 150 12 4 150 ├─ 200 2 5 200 ├─ 250 1 6 250 ├─ 300 1 – Total ∑ fi = 54 Respostas no final desta Unidade. 11) Calcule a moda para a distribuição a seguir, que representa a nota de 60 alunos em uma prova de Marketing: Distribuição de Frequência VariávelContínua Classes “i” Notas Nº de alunos “xi” 1 0 ├─ 2 5 2 2 ├─ 4 20 3 4 ├─ 6 12 4 6 ├─ 8 20 5 8 ├─ 10 3 – Total ∑ fi = 60 Respostas no final desta Unidade. Mediana (md) Indicada por md, a mediana é o valor real que separa o rol (dados já organiza- dos) em duas partes, deixando à sua direita o mesmo número de elementos que à sua esquerda. Aprendendo com exemplos Cálculo da mediana quando temos um número ímpar de elementos, o termo de ordem 01 2 n + corresponde à mediana (dados não agrupados). 1) Dada à série de valores X: 5, 2, 6, 13, 9, 15, 10, determine a mediana. Resolução De acordo com a definição de mediana, vamos, primeiramente, ordenar (cres- cente ou decrescente) os valores. 28 29 Ordenando, temos: Posição: 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª Elementos de X: 2 5 6 9 10 13 15 3 elementos antes e 3 elementos depois. Elemento que ocupa a posição central da série. Assim, fazendo o cálculo da posição do elemento, confirmamos que: 0 0 0 01 7 1 8 4 2 2 2 n + + = = = O valor “9” ocupa a 4ª posição. Resposta O valor que divide a série em duas partes iguais é o número 9. Logo, a mediana dessa sequência é 9 (md = 9). Podemos dizer que 50% dos valores da sequência X são menores do que 9 e 50% dos valores são maiores do que 9. 2) As onze turmas de 1º Ano da Engenharia têm, respectivamente: 42, 37, 28, 40, 41, 48, 45, 37, 37, 41 e 44 alunos. Calcule a Mediana. Resolução Fazendo o cálculo da posição do elemento da mediana, temos: 0 0 0 01 11 1 12 6 2 2 2 n + + = = = A mediana é a turma que ocupa a 6ª posição no Rol. Assim, posicionando os elementos em Rol (ordem crescente), encontramos: Posição: 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª Turmas: 28 37 37 37 40 41 41 42 44 45 48 Turma que ocupa a posição central da série. Resposta A mediana será o termo que ocupa a 6ª posição, ou seja, a mediana é 41 (md = 41). Dizemos que 50% das turmas do 1° Ano de Engenharia possuem menos de 41 alunos e 50% mais ou iguais a 41 alunos. Cálculo da mediana quando o número de elementos é par, a mediana é obtida calculando-se a média aritmética entre os dois termos de ordem 0 2 n e 0 1 2 n + (dados não agrupados). 1) Determine a mediana da sequência Z: 7, 21, 13, 15, 10, 8, 9, 13. 29 UNIDADE Medidas de Posição Resolução Ordenando, temos: Posição: a a a a a a a a Elementos de Z: 7 8 9 10 13 13 15 21 O valor “13” ocupa a 5ª posição. O valor “10” ocupa a 4ª posição. Elementos que ocupam as posições centrais da série. Logo, as posições dos termos centrais são: 0 0 08 4 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 081 1 4 1 5 2 2 n + = + = + = Temos um problema! A Mediana não pode ser dois números. E agora? Portanto, a mediana será a Média Aritmética entre 10 e 13, assim temos: 10 13 23 11,5 2 2 md += = = Resposta A mediana da sequência Z é 11,5. Podemos dizer que 50% dos valores dessa sequência são menores do que 11,5 e 50% são maiores do que 11,5. 2) As dez turmas de 1º Ano da Engenharia têm, respectivamente: 37, 28, 40, 41, 48, 37, 37, 41, 46 e 44 alunos. Calcule a Mediana. Resolução Logo, as posições dos termos centrais são: A mediana é a Media Aritmética das turmas que ocupam as posições 5 e 6 no Rol. 0 0 010 5 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 0101 1 5 1 6 2 2 n + = + = + = 30 31 Assim, posicionando os elementos em Rol (ordem crescente), encontramos: Turmas que ocupam as posições centrais da série. Posição: 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª Turmas: 28 37 37 37 40 41 41 44 46 48 Portanto, a mediana será a Média Aritmética entre 40 e 41. Assim, temos: 40 41 81 40,5 2 2 md += = = Resposta A mediana será 40,5 (md = 40,5). Dizemos que 50% das turmas do 1° Ano de Engenharia possuem menos de 40,5 alunos e 50% mais de 40,5 alunos. Importante! Quando o número de elementos da série estatística for ímpar, haverá coincidência da mediana com um dos elementos da série. Quando o número de elementos da série estatística for par, nunca haverá coincidência da mediana com um dos elementos da série. A mediana será sempre a Média Aritmé- tica dos dois elementos centrais da série. Importante! CÁLCULO DA MEDIANA quando os dados estão agrupados EM tabela ou DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIAS Variável Discreta (SEM INTERVALOS DE CLASSE) 1) Determinar a mediana que representa as notas de alunos da Disciplina de Língua Portuguesa, conforme a Tabela a seguir. Notas (xi) fi 2,0 3 5,0 4 8,0 9 10 5 Total ∑ fi = 21 Resolução Nesse caso, os dados já estão ordenados e agrupados em uma Tabela de Frequência e a série é composta por 21 elementos, que é ÍMPAR; portanto, só admite um termo central. Número ÍMPAR de elementos. 31 UNIDADE Medidas de Posição Fazendo o cálculo da posição do elemento da mediana, temos: A mediana é a nota que ocupa a 11ª posição na Tabela. 0 0 0 01 21 1 22 11 2 2 2 n + + = = = E agora, para descobrir qual é a 11ª nota da Tabela? Ex pl or Nessa situação, para facilitar nossos cálculos, abriremos ao lado da coluna das frequências (fi) outra coluna que chamaremos de fac, ou seja, frequência acumulada. Nessa coluna, iremos acumular em cada linha as frequências absolutas (fi) da seguinte forma: Notas (xi) fi fac Posição dos elementos da sequência: 2,0 3 3 1ª até 3ª 5,0 4 3 + 4 =7 4ª até 7ª 8,0 9 7 + 9 = 16 8ª até 16ª 10 5 16 + 5 = 21 17ª até 21ª Total ∑fi = 21 – – Veja que a 11ª posição está entre a 8ª e a 16ª posições, então a mediana é a nota 8,0. Resposta A nota mediana de Língua Portuguesa é 8 (md = 8). Podemos dizer que 50% das notas são menores ou iguais a 8 e 50% são maiores ou iguais a 8. 2) Determine a mediana das temperaturas conforme a tabela a seguir: Temperaturas em °C “xi” fi 0° 3 1° 5 2° 8 3° 10 5° 6 Total ∑ fi = 32 Resolução A série é composta por 32 temperaturas; portanto, tem um número de elemen- tos PAR, o que quer dizer que admite dois termos centrais. Número PAR de elementos. 32 33 Logo, as posições dos termos centrais são: 0 0 032 16 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 0321 1 16 1 17 2 2 n + = + = + = A Mediana é a Média Aritmética das temperaturas, que ocupam as posições 16 e 17 na Tabela. E agora, para achar a 16ª e 17ª notas na Tabela? Ex pl or É fácil! Lembra-se? Abriremos ao lado da coluna das frequências (fi) outra coluna, que chamaremos de fac, ou seja, frequência acumulada. Nessa coluna, iremos acumular em cada linha as frequências absolutas (fi), da seguinte forma: Temperaturas em °C “xi” fi fac Posição dos elementos da sequência 0° 3 3 1ª até 3ª 1° 5 3 + 5 = 8 4ª até 8ª 2° 8 8 + 8 = 16 9ª até 16ª 3° 10 16 + 10 = 26 17ª até 26ª 5° 6 26 + 6 = 32 27ª até 32ª Total ∑fi = 32 – – Sabemos que a mediana é apenas um número; portanto, a mediana será a Média Aritmética entre as temperaturas 2°C e 3°C, assim temos: 2 3 5 2,5 2 2 md += = = Resposta A temperatura mediana é 2,5°C (md = 2,5°C), ou seja, 50% das temperatu- ras pesquisadas são menores que 2,5°C e 50% maiores que 2,5°C. Atividades práticas 12) Calcule a mediana da distribuição: Distribuição de Frequência Variável Discreta xi fi 2 5 4 20 5 32 6 40 8 2 Total ∑ fi = 99 Número ÍMPAR de elementos. 33 UNIDADE Medidas de Posição Respostas no final desta Unidade. 13) Calcule a mediana para a série representativa da idade de 50 alunos de uma classe do primeiro ano de um determinadoCurso de Graduação. Distribuição de Frequência Variável Discreta Idade (anos) “xi” N° de alunos “fi” 17 3 18 18 19 17 20 8 21 4 Total ∑ fi = 50 Respostas no final desta Unidade. CÁLCULO DA MEDIANA quando os dados estão agrupados EM tabela ou DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIAS Variável CONTÍNUA (COM INTERVALOS DE CLASSE): Neste caso, é preciso seguir as etapas: • 1ª Etapa: calculamos a posição da mediana, considerando se o número de elementos da série é par ou ímpar; • 2ª Etapa: para identificarmos o intervalo de classe na qual se encontra a mediana, determinamos as frequências acumuladas “fac”; • 3ª Etapa: calculamos a mediana “md” estimada pela fórmula a seguir. Fórmula para o cálculo da Mediana (md): ( ) ( ) ( ) 2 . n fac ant md li md h fi md − = + li(mo) = limite inferior da classe modal. li(md) = limite inferior da classe mediana. f(ac)ant = frequência acumulada à classe anterior a classe mediana. fi(md) = frequência absoluta da classe mediana. h = amplitude do intervalo de classe (Li – li). n = número de termos. 34 35 1) Dada à tabela a seguir, que representa as estaturas de 40 pessoas, calcule o valor da mediana: Distribuição de Frequência Variável Contínua Estaturas (cm) fi 50 ├─ 54 4 54 ├─ 58 9 58 ├─ 62 11 62 ├─ 66 8 66 ├─ 70 5 70 ├─ 74 3 Total ∑ fi = 40 Resolução Vamos seguir as etapas descritas anteriormente. 1ª Etapa Calculamos a posição da mediana, considerando se o número de elementos da série é par ou ímpar. Essa série tem 40 elementos; portanto, é PAR, logo, as posições dos termos centrais são: 0 0 040 20 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 0401 1 20 1 21 2 2 n + = + = + = A Mediana é a Média Aritmética das estaturas que ocupam as posições 20 e 21 na Tabela. 2ª Etapa Identificamos o intervalo de classe em que se encontra a mediana e determinamos as frequências acumuladas “fac”. A 20ª e 21ª estaturas estão na linha 3 e terão um valor compreendido entre 58 ├─ 62. Chamamos essa linha de classe mediana. Estaturas (cm) fi fac Posição dos elementos na sequência 50 ├─ 54 4 4 1ª até 4ª 54 ├─ 58 9 4 + 9 = 13 5ª até 13ª 58 ├─ 62 11 13 + 11 = 24 14ª até 24ª 62 ├─ 66 8 24 + 8 = 32 25ª até 32ª 66 ├─ 70 5 32 + 5 = 37 33ª até 37ª 70 ├─ 74 3 37 + 3 = 40 38ª até 40ª Total ∑fi = 40 – – Número PAR de elementos. 35 UNIDADE Medidas de Posição 3ª Etapa Calculamos a mediana “md” pela seguinte fórmula: ( ) ( ) ( ) 2 . n fac ant md li md h fi md − = + Verificamos os valores na Tabela e encontramos o seguinte: li(md) = 58 n = 40 fac(ant) = 13 fi(md) = 11 h = 4 Aplicando os valores na fórmula, temos: 40 13 20 13 7258 4 58 4 58 4 11 11 11 58 0,6364.4 58 2,5456 60,55 md md md md md md − − = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = Resposta A mediana estimada das estaturas é igual a 60,55 cm (md = 60,55). Significa que 50% das pessoas observadas têm estaturas inferiores a 60,55 cm e 50% têm estaturas superiores a 60,55 cm. Atividades Práticas 14) O consumo de energia elétrica verificado em 250 residências de famílias da classe média, com dois filhos, revelou a distribuição a seguir. Calcule a mediana da distribuição. Classes Consumo kWh Nº de famílias 1 0 ├─ 50 2 2 50 ├─ 100 15 3 100 ├─ 150 32 4 150 ├─ 200 47 5 200 ├─ 250 50 6 250 ├─ 300 80 7 300 ├─ 350 24 Total ∑fi = 250 Respostas no final desta Unidade. Relação entre a Média, a Moda e a Mediana Em uma série, a média, a mediana e a moda não têm, necessariamente, o mes- mo valor. Como o próprio nome sugere, o valor da mediana (que ocupa a posição central numa distribuição de frequência), deve estar em algum ponto entre o valor da média e o valor da moda, mas pode também ser igual à moda e à média. 36 37 A mediana depende da posição do elemento na série ordenada. A média aritmética depende dos valores dos elementos. Essa é uma das diferenças marcantes entre mediana e média. A média se deixa influenciar, e muito, pelos valores extremos. Aprendendo com um exemplo 1) Determine e média e a mediana nas sequências: a) Z: 5, 7, 10, 13, 15 b) Y: 5, 7, 10, 13, 65 Resoluções a) Sequência Z: 5, 7, 10, 13, 15 Cálculo da média 5 7 10 13 15 50 10 5 5 ixx x n + + + + = ⇒ ⇒ = =∑ Cálculo da mediana Z: 5, 7, 10, 13, 15, temos que a mediana vale 10. Resposta A sequência Z tem média aritmética igual a 10 e mediana igual a 10. b) Sequência Y: 5, 7, 10, 13, 65 Cálculo da média 5 7 10 13 65 100 20 5 5 xi x x n + + + + = ⇒ = = =∑ Cálculo da mediana Y: 5, 7, 10, 13, 65 temos que a mediana vale 10. Resposta A sequência Y tem média aritmética igual a 20 e mediana igual a 10. Concluindo Se compararmos os valores da sequência Z e Y, verificamos que: Sequência Z Sequência Y A sequência Z tem valores próximos uns dos outros. Os valores próximos influenciam a média aritmética; porém, de forma leve. A mediana não sofre influência dos valores da sequência, por considerar a posição dela. A sequência Y tem valores bem distantes uns dos outros. Os valores distantes influenciam a média aritmética, de forma acentuada. A mediana não sofre influência dos valores da sequência, por considerar a posição dela. 37 UNIDADE Medidas de Posição RESOLUÇÕES DAS ATIVIDADES PRÁTICAS Somatório 1) Escreva na notação sigma, as seguintes somas (codificando-as): a) 6 1 2 3 4 5 6 1 i i x x x x x x x = + + + + + = ∑ b) 5 2 3 4 5 2 i i x x x x x − + + + = ∑ c) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 1 2 3 1 2 2 2 2i i x x x x = + + + + + = +∑ d) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4 1 2 3 4 1 1 10 10 10 10 10 i x x x x x = − + − + − + − = −∑ e) ( ) ( ) ( ) ( ) 12 4 4 4 4 10 11 12 10 3 3 3 3i i x x x x = − + − + − = −∑ f) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 2 2 2 1 1 2 2 3 2 1 15 15 15 15i i i x f x f x f x f = − ⋅ + − ⋅ + − ⋅ = − ⋅∑ 2) Escreva as parcelas da soma indicada (decodificando e obtendo as parcelas complementares): a) 7 1 2 3 4 5 6 7 2 i i x x x x x x x x = = + + + + + +∑ b) 6 2 2 2 2 2 3 4 5 6 3 i i x x x x x = = + + +∑ c) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4 2 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 1 i i i x a f x a f x a f x a f x a f = − ⋅ = + ⋅ + − ⋅ + − ⋅ + − ⋅∑ d) 2 22 23 31 2 1 3 33 35 5 5 5 2 2 2 2 i i x xx x = − = − + − + − ∑ 3) Observe o passo a passo dos cálculos conforme Tabela a seguir: i xi fi xi.fi i.xi xi².fi (xi - 10)².fi 1 3 2 3.2 = 6 1.3 = 3 3².2 = 18 (3 – 12)².2 = 162 2 4 5 4.5 = 20 2.4 = 8 4².5 = 80 (4 – 12)².5 = 320 3 6 3 6.3 = 18 3.6 = 18 6².3 = 108 (6 – 12)².3 = 108 4 8 2 8.2 = 16 4.8 = 32 8².2 = 128 (8 – 12)².2 = 32 ∑ 10 ∑ 21 ∑ 12 ∑ 60 ∑ 61 ∑ 334 ∑ 622 a) 21ix =∑ b) 12fi =∑ c) 60i ix f⋅ =∑ d) 61ii x⋅ =∑ e) 2 334i ix f⋅ =∑ f) ( )212 622i ix f− ⋅ =∑ 38 39 Média Aritmética 4) Calcule a Média Aritmética das séries a) A: 2 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 13 ; 17 ; 25. 2 4 5 6 8 10 13 17 25 90 10 9 9 x + + + + + + + += ⇒ ⇒ b) B: 3 ; 3 ; 3 ; 5 ; 5 ; 9 ; 9 ; 9 ; 13 ; 13 ; 20 ; 20 ; 20. 3 3 3 5 5 9 9 9 13 13 20 20 20 132 10,2 6 13 x + + + + + + + + + + + += ⇒ ⇒ c) C: 7,8 ; 10,2 ; 10,9 ; 15,4 ; 18,5 ; 21,2. 7,8 10,2 10,9 15,4 18,5 21,2 84 14 6 6 x + + + + += ⇒ ⇒ 5) Cálculo do peso: 2,8 + 4 + 4,2 + 5 + 3,5 + 4 + 5 + 5,5 + 4 + 5 + 7 + 4 = 54 quilos Cálculo da média 54 4,5 12 x quilos= ⇒ Resposta O lote foi aprovado, pois pesa 54 quilos (superior a 50 quilos) e 4,5 quilos é o peso médio de cada produto. Média Aritmética Ponderada 6) Calcule a média da série a seguir: Distribuição de Frequência VariávelDiscreta xi fi xi.fi 2 1 2.1 = 2 3 4 3.4 = 12 4 3 4.3 = 12 5 2 5.2 = 10 Total ∑fi = 10 ∑xi.fi = 36 Cálculo da Média Ponderada . 36 3,6 10 i i i x f x x x f = ⇒ = ⇒ =∑ ∑ 39 UNIDADE Medidas de Posição Resposta A média dos dados da série é 3,6. 7) Calcule o número médio de acidentes por dia em uma determinada esquina. Distribuição de Frequência Variável Discreta N° de Acidentes por dia “xi” N° de Dias “fi” xi.fi 0 20 0.20 = 0 1 9 1.9 = 9 2 5 2.5 = 10 3 3 3.3 = 9 4 2 4.2 = 8 5 1 5.1 = 5 Total ∑fi = 40 ∑xi.fi = 41 Cálculo da Média Ponderada . 41 1,03 40 i i i x f x x x f ⇒ = ⇒ =∑ ∑ Resposta A média é 1,03 acidentes por dia. Média Aritmética Variável Contínua 8) Para ajudar nos cálculos, vamos organizar as variáveis na seguinte Tabela: Distribuição de Frequência Variável Contínua Classe “i” Tempo de mão de obra (horas) N° de motores “fi” Ponto Médio “xi” xi . fi 1 0 ├─ 5 2 0 5 2,5 2 + = 2 x 2,5 = 5 2 5 ├─ 10 6 5 10 7,5 2 + = 6 x 7,5 = 45 3 10 ├─ 15 9 10 15 7,5 2 + = 9 x 12,5 = 112,5 4 15 ├─ 20 12 15 20 17,5 2 + = 12 x 17,5 = 210 5 20 ├─ 25 3 20 25 22,5 2 + = 3 x 22,5 = 67,5 Total ∑fi = 32 – ∑xi.fi = 440 a) Determine o número médio de horas de mão de obra necessário para a revisão de cada motor. 40 41 Cálculo da Média . 440 13,75 32 i i i x f x x x f = ⇒ = ⇒ =∑ ∑ Resposta A média de horas para a revisão de cada motor é 13,75 horas. b) Com base nessa informação, qual deve ser o tempo total previsto de mão de obra para a revisão de 5 motores que aguardam revisão? Para calcular o tempo total, vamos apenas multiplicar a média de horas por 5. Então: 13,75 horas x 5 motores = 68,75 horas Resposta Como temos em média 13,75 horas para cada motor, para 5 motores o tempo total previsto de mão de obra será de 68,75 horas. c) Se a Empresa dispõe no momento de 2 homens trabalhando 9 horas por dia nessas revisões, conseguirá provavelmente revisar esses 5 motores em 4 dias? Vamos primeiro calcular o total de horas dos 2 homens trabalhando 9 horas por dia em 4 dias. Então: 2 homens x 9 horas x 4 dias = 72 horas no total Agora é fácil verificar que o total de horas dos homens disponíveis (72 horas) é suficiente para a revisão dos 5 motores e que, conforme a alternativa anterior, são necessárias 68,75 horas para a revisão. Resposta Sim, a Empresa conseguirá revisar esses 5 motores em 4 dias. 9) Para ajudar nos cálculos, vamos organizar as variáveis na seguinte Tabela: Distribuição de Frequência Variável Contínua Altura dos Pilares em cm Frequência “fi ” Ponto Médio “xi” xi . fi 60 ├─ 67 11 60 67 63,5 2 + = 11 x 63,5 = 698,5 67 ├─ 74 8 67 74 70,5 2 + = 8 x 70,5 = 564 74 ├─ 81 14 74 81 77,5 2 + = 14 x 77,5 = 1085 41 UNIDADE Medidas de Posição Altura dos Pilares em cm Frequência “fi” Ponto Médio “xi” xi . fi 81 ├─ 88 12 81 88 84,5 2 + = 12 x 84,5 = 1014 88 ├─ 95 18 88 95 91,5 2 + = 18 x 91,5 = 1647 Total ∑fi = 63 – ∑xi.fi = 5008,5 Cálculo da Média . 5008,5 79,5 63 i i i x f x x x f = ⇒ = ⇒ =∑ ∑ Resposta A altura média dos pilares (colunas de concreto) da obra é de 79,5 cm. Moda Variável Contínua 10) Classe Modal. Distribuição de Frequências Variável Contínua Classes “i” Consumo por nota R$ Nº de notas “fi” 1 0 ├─ 50 10 2 50 ├─ 100 28 3 100 ├─ 150 12 4 150 ├─ 200 2 5 200 ├─ 250 1 6 250 ├─ 300 1 – Total ∑fi = 54 Resolução Em relação à fórmula e observando os dados da Tabela, temos: li(mo) = 50 fi(mo)= 28 fi(ant) = 10 fi(post)= 12 h= 50 Substituindo na fórmula de Czuber e fazendo os cálculos, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 2. o o o fi m fi ant M li m h fi m fi ant fi post − = + ⋅ − + Resposta A moda das Notas Fiscais é R$ 76,47 ou, ainda, a Nota Fiscal mais frequente é no valor de R$ 76.47. 42 43 11) Distribuição de Frequências Variável Contínua Classes “i” Notas Nº de alunos “xi” 1 0 ├─ 2 5 2 2 ├─ 4 20 3 4 ├─ 6 12 4 6 ├─ 8 20 5 8 ├─ 10 3 – Total ∑fi = 60 1ª Classe Modal. 2ª Classe Modal. Resolução Em relação à fórmula e observando os dados da Tabela, temos: 1ª Classe Modal li(mo) = 2 fi(mo)= 20 fi(ant) = 5 fi(post)= 12 h= 2 Substituindo na fórmula de Czuber e fazendo os cálculos, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 ( ) 2. o o o fi m fi ant M li m h fi m fi ant fi post − = + ⋅ − + [ ] 20 5 15 152 2 2 2 2 2 2.20 5 12 40 17 23 2 0,6522.2 2 1,30 3,30 Mo Mo Mo Mo Mo Mo − = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ − + − ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = 2ª Classe Modal li(mo) = 6 fi(mo)= 20 fi(ant) = 12 fi(post)= 3 h= 2 Substituindo na fórmula de Czuber e fazendo os cálculos, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 . 2. o o o fi m fi ant M li m h fi m fi ant fi post − = + − + [ ] 20 12 8 86 2 6 2 6 2 2.20 12 3 40 15 25 6 0,32.2 6 0,64 6,64 Mo Mo Mo Mo Mo Mo − = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ − + − ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = 43 UNIDADE Medidas de Posição Resposta A moda das notas são duas: mo = 3,30 e mo = 6,64 ou, ainda, as notas mais frequentes na Disciplina de Marketing são 3,3 e 6,64. Mediana Variável Discreta 12) Fazendo cálculo da posição do elemento da mediana com número ÍMPAR de elementos, temos: Distribuição de Frequências Variável Discreta xi fi fac Posição dos elementos da sequência 2 5 5 1ª até 5ª 4 20 5 + 20 = 25 6ª até 25ª 5 32 25 + 32 = 57 26ª até 57ª 6 40 57 + 40 = 97 58ª até 97ª 8 2 97 + 2 = 99 98ª até 99ª Total ∑fi = 99 – – A mediana é o elemento que ocupa a 50ª posição na Tabela. Veja que a 50ª posição está entre a 26ª e 57ª posições; então, a mediana é o elemento 5. 0 0 0 01 99 1 100 50 2 2 2 n + + = = = Resposta A mediana da distribuição é 5 (md = 5). Podemos dizer que 50% dos elemen- tos são menores ou iguais a 5 e 50% são maiores ou iguais a 5. 13) Fazendo cálculo da posição do elemento da mediana com número PAR de elementos, temos: Logo, as posições dos termos centrais são: 0 0 050 25 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 0501 1 25 1 26 2 2 n + = + = + = A Mediana é a Média Aritmética das idades que ocupam as posições 25 e 26 na Tabela. 44 45 Distribuição de Frequências Variável Discreta Idade (anos) “xi” N° de alunos “fi ” “fac” Posição dos elementos da sequência 17 3 3 1ª até 3ª 18 18 3 + 18 = 21 4ª até 21ª 19 17 21 + 17 = 38 22ª até 38ª 20 8 38 + 8 = 46 39ª até 46ª 21 4 46 + 4 = 50 47ª até 50ª Total ∑fi = 50 – – A 25ª e 26ª idade procurada é 19 anos. Nesse caso, não há necessidade de calcularmos a Média Aritmética das idades, pois a idade de 19 anos aparece tanto na 25ª como na 26ª posições, mas se efetuarmos o cálculo, vamos obter o mesmo valor, como,, por exemplo: 19 19 38 19 2 2 md += = = Resposta A idade mediana é 19 anos (md = 19), ou seja, 50% dos alunos possuem idades menores ou iguais a 19 anos e 50% maiores ou iguais a 19 anos. Mediana Variável Contínua 14) 1ª Etapa Calculamos a posição da mediana, considerando se o número de elementos da série é par ou ímpar. Essa série tem 250 elementos; portanto, é PAR, logo, as posições dos termos centrais são: 0 0 0250 125 2 2 n = = e ( ) 0 0 0 02501 1 125 1 126 2 2 n + = + = + = 45 UNIDADE Medidas de Posição 2ª Etapa Identificamos o intervalo de classe em que se encontra a mediana e determina- mos as frequências acumuladas “fac”. Classes Consumo kWh Nº de famílias fac Posição dos elementos na sequência1 0 ├─ 50 2 2 1ª até 2ª 2 50 ├─ 100 15 2 + 15 = 17 3ª até 17ª 3 100 ├─ 150 32 17 + 32 = 49 18ª até 49ª 4 150 ├─ 200 47 49 + 47 = 96 50ª até 96ª 5 200 ├─ 250 50 96 + 50 = 146 97ª até 146ª 6 250 ├─ 300 80 146 + 80 = 226 147ª até 226ª 7 300 ├─ 350 24 226 + 24 = 250 227ª até 250ª Total ∑fi = 250 – – 3ª Etapa Calculamos a mediana “md” pela seguinte fórmula: ( ) ( ) ( ) 2 n fac ant md li md h fi md − = + ⋅ Verificamos os valores na Tabela e encontramos o seguinte: li(md) = 200 n = 250 fac(ant) = 96 fi(md) = 50 h = 50 Aplicando os valores na fórmula, temos: 250 96 125 96 292200 50 200 50 200 50 50 50 50 200 0,58.50 200 29 229 md md md md md md − − = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⋅ ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = Resposta A mediana estimada dos consumos de energia elétrica é igual a 229 Kwh (md = 229). Significa que 50% das famílias de classe média, com dois filhos, têm consumo de energia elétrica inferior a 229 Kwh e 50% tem consumo de energia elétrica superior a 229 Kwh. 46 47 Finalizando Pessoal, esta Unidade teve muitos cálculos, não é mesmo?! Conhecemos as Medidas de Posição e aprendemos que as principais são as Medidas de Tendência Central, que são: a média aritmética e ponderada, a moda e a mediana. Tenho certeza de que conseguiram acompanhar e que estão satisfeitos por terem conseguido vencer mais uma etapa, e não deixem de realizar as ativida- des práticas. Abraços a todos! Continuem se esforçando sempre e até a próxima. 47 UNIDADE Medidas de Posição Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Sites Gênio da Matemática https://goo.gl/NDkHxB Vídeos Somatório – Explicação – ClickExatas Explicação sobre o que é o símbolo estatístico Somatório ( ∑ ). https://youtu.be/ValQ4awhJUY Estatística Básica #4: Medidas de Tendência Central (parte 1) Média Aritmética e Ponderada. https://youtu.be/AxgY43xN0kA Média em uma Tabela de Dados Agrupados em Classes Média Aritmética para uma Tabela ou Distribuição de Frequência Variável Contínua. https://youtu.be/O2FKsLrtCDM Aula de Estatística – Média, Mediana e Moda Média, Mediana e Moda (Dados Não Agrupados e Agrupados). https://youtu.be/cgLVCUJvIIw Estatística = #5/7 – Moda / Aula do Guto Definição e exemplo de Moda. https://youtu.be/rMvuVHcpUns Estatística Básica #7: Moda para Dados Agrupados Titio Trevas. Conteúdo: Cálculo da Moda utilizando a fórmula de Czuber (Variável Contínua). Tempo: 8:57 min. https://youtu.be/9_mA1EOj-q4 Grings – Moda, Média e Mediana aula 4 Moda, Média e Mediana de dados não agrupados (Variável Discreta). https://youtu.be/UfupcG1ax6U 48 49 Vídeos Grings – Média e Mediana dados agrupados aula 5 Média e a Mediana de uma Tabela ou Distribuição de Frequência Variável Contínua. Tempo: 14:33 min. https://youtu.be/7djAJFHYyno Estatística (Média, Mediana, Moda, Variância e Desvio Padrão) – Prof. Gui Média Aritmética, Mediana, Moda, Variância e Desvio Padrão. https://youtu.be/CG_AGULJJz8 Mediana para tabela de distribuição contínua – Somatize Mediana em tabela ou distribuição de frequência Variável Contínua. https://youtu.be/SQajFw3p46A Exercícios Resolvidos – Estatísticas – Prof. Gui. Exercícios resolvidos de Estatística com Média Aritmética, Mediana, Moda, Variância e Desvio Padrão. https://youtu.be/v07FdggMK28 Estatística (ENEM) – Média Aritmética, Mediana e Moda Prof. Marcos Aba. Conteúdo: Exercícios envolvendo a Média Aritmética, a Mediana e a Moda. https://youtu.be/uAtPI64xep4 Mediana – Falando Matemática Prof. Allan. Conteúdo: Mediana para Variável Discreta e Variável Contínua. https://youtu.be/52GgnCbf9So Estatística Básica #8: Mediana para Dados Agrupados Titio Trevas. Conteúdo: Cálculo da Mediana (Variável Contínua). https://youtu.be/QPSDMeP1g1E Leitura Estatística Descritiva No site a seguir você irá encontrar material para consulta sobre Estatística Descritiva: PETERNELLI, L. A. https://goo.gl/vcPFb7 49 UNIDADE Medidas de Posição Referências CRESPO A. A. Estatística Fácil. 11.ed. São Paulo: Saraiva, 1994. DOWNING, D. Estatística Aplicada. 2.ed. São Paulo: Saraiva, 2002. MORETTIN, L. G. Estatística Básica. 7.ed. São Paulo: Pearson, 2000. NEUFELD, J. L. Estatística Aplicada à Administração Usando o Excel. São Paulo: Pearson, 2003. SPIEGEL, M. R. Estatística. 3.ed. Coleção Schaum. São Paulo: Pearson, 1994. _______. Probabilidade e Estatística. Coleção Schaum. São Paulo: Pearson, 1977. SILVA, E. M. Estatística Para os Cursos de Economia, Administração e Ciências Contábeis. 3.ed. São Paulo: Atlas, 1999. 50
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